JPH02262829A - 自動車用インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車用バッテリ（以下バッテリという）
から交流電圧を得る自動車用インバータ装置（以下イン
バータ装置という）に関する。

〔従来の技術〕

従来のインバータ装置は、負荷への供給電流が過ＴＩｌ
流となった場合、ヒユーズやノーヒユーズブレーカによ
って電流を遮断することにより、パンテリおよびインバ
ータ装置の保護または負荷側での短絡事故の防止等を行
っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このようなインバータ装置において、ヒユー
ズやバイメタル方式のノーヒユーズブレーカは、遮断特
性が周囲の温度によって変化しやすく、バッテリやイン
バータ装置が損傷を受ける場合があった。また、電磁方
式のノーヒユーズブレーカは電流値に応じて遮断するま
での時間を変えることができないため、電動機の起動時
等の一時的な過電流であっても瞬時に供給電流を遮断し
てしまうという問題があった。

また、定格以上のヒユーズに取り替えたり、ノーヒユー
ズブレーカの復帰用ハンドルを粘着テープ等で復帰側に
固定したり、誰にでも簡単に過電流状態で使用できる構
造となっていた。そのため、バッテリやインバータ装置
の損傷または負荷側での短絡事故等を招いていた。

そこで、この発明は、遮断特性が周囲の温度によって変
化しない、電流値に応じて遮断するまでの時間が変わる
、および故意に過電流状態で使用することを防げるとい
う特長を有するインバータ装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、この発明のインバー
タ装置は、直流電圧を交流電圧に変換し負荷に供給する
インバータ回路と、上記負荷への供給電流値を検出する
電流検出回路と、上記供給電流値が所定電流値を越え且
つこの供給電流値に対応した所定時間を持続した場合に
遮断信号を出力する遮断制御回路と、上記遮断信号によ
って上記供給電流を遮断する電流遮断回路とから成るこ
とを要旨とする。

〔作用〕

この発明のインバータ装置では、直流電圧をインバータ
回路によって交流電圧に変換し負荷に供給する。電流検
出回路によって検出された負荷への供給電流値が、所定
電流値を越え且つこの供給電流値に対応した所定時間を
持続すると、遮断制御回路は遮断信号を出力する。電流
遮断回路は、遮断信号を受けると負荷への供給電流を遮
断する。

〔実施例〕

第１図は、この発明のインバータ装置の一実施例を示す
回路図である。

この発明のインバータ装置１０は、インバータ回路１１
、電流検出回路１２、遮断制御回路１３、電流遮断回路
１４等を基本的な構成とし、入力端子２０．２０にバッ
テリ２１、出力端子２２．２２に負荷２３がそれぞれ接
続されている。

次に、この発明のインバータ装置１０を構成する各回路
について詳しく説明する。

インバータ回路１１は、入力側にバッテリ２１、出力側
に負荷２３がそれぞれ接続されており、バッテリ２１の
直流電圧を例えば商用の交流電圧５０Ｈｚ、１００■に
変換する。トランス３０の論決コイル３１の中点３２に
バッテリ２１の正極３３が接続され、−次コイル３１の
両端にはトランジスタ３４．３４のコレクタがそれぞれ
接続され、トランジスタ３４．３４のエミッタは共にア
ース３５へ接続される。駆動回路３６は、公知の回路で
あり、トランジスタ３４．３４のベースに接続されてト
ランジスタ３４．３４か交互にオンになるようにベース
へ信号を出力している。トランス３１の二次コイル３７
には変流器３日の論決コイル３９を介して出力端子２２
．２２が設けられ、出力端子２２．２２に負荷２３が接
続される。

電流検出回路１２は、トランス３０の二次コイル３７の
側に直列に接続された変流器３日の論決コイル３９と、
変流器３８の二次コイル５０と、二次コイル５０に発生
した電圧を整流する整流回路５１とから構成でき、二次
コイル５０に発生した電圧は整流されて遮断制御回路１
３へ出力される。

遮断制御回路１３は、三個のオペアンプ６０．６１．６
２によって構成でき、それぞれのオペアンプの十端子６
３．６４．６５には直流定電圧回路６６から基準ｔＳ−
が印加されている。そして、オペアンプ６０では、電流
検出回路１２の出力が一端子６７に接続され、出力端子
６８がオペアンプ６１．６２の一端子６９．７０に接続
されている。オペアンプ６１．６２の出力端子１３０．
１３１は、電流遮断回路１４のサイリスタ７１のゲート
端子７２に接続されている。抵抗器７３ないし７ＥＨよ
基準電圧設定用、抵抗器７９ないし８４は増幅度設定用
、抵抗器８５ないし９２は電流制限用、コンデンサ９５
ないし９９はノイズ吸収用、ダイオード１００．１００
は逆流防止用である。

また、抵抗器１０１とコンデンサ１０２とは時定数設定
用である。

電流遮断回路１４は、サイリスタ７１、トランジスタ１
１０．１１１、リレー１１２等によって構成できる。サ
イリスタ７１のアノードは、トランジスタ１１０のベー
スと共に、直流定電圧回路６６の出力端子１１３に接続
され、サイリスタ７１のカソードはアース３５へ接続さ
れる。トランジスタ１１０．１１１はダーリントン接続
を構成しており、トランジスタ１１１のコレクタはリレ
ー１１２に接続され、トランジスタ１１１のエミツタは
アース３５に接続される。リレー１１２は逆流防止用の
ダイオード１１４を介して電源スィッチ１１５に接続さ
れ、電源スィッチ１１５はバッテリ２１の正極３３へ接
続される。また、リレー１１２の接点１１６は、トラン
ス３０の一次コイル３１の中点３２とバッテリ２１の正
極３３との間に接続される。抵抗器１２０ないし１２３
は電流制限用、ダイオード１２４は逆起電力吸収用であ
る。

なお、逆流防止用のダイオード１１４は、バッテリ２１
が逆接続された場合に、バッテリ２１からの電流を阻止
してインバータ装置を防護するためのものである。

直流定電圧回路６６は、三端子レギュレータＩＣ等で構
成される公知の回路であり、オペアンプ、トランジスタ
、サイリスタ等の供給電圧源として用いられている。し
かし、これらの供給電圧がバッテリ２１の電圧で代用で
きれば必ずしも必要ではない。

次に、この発明のインバータ装置１０の動作を述べる。

まず、入力端子２０．２０にバッテリ２１、出力端子２
２．２２に負荷２３をそれぞれ接続して電源スィッチ１
１５を入れると、オペアンプ６０．６１．６２の子端子
６３．６４．６５にはそれぞれの基準電圧が直流定電圧
回路６６から印加される。また、オペアンプ６０の一端
子６７はＯＶであるため、出力端子６８はＯｖであり、
オペアンプ６１．６２の出力端子１３０．１３１もＯＶ
である。

そのため、サイリスタ７エはオフしており、直流定電圧
回路６６からトランジスタ１１０にベース電流が流れて
トランジスタ１１０．１１１はオンとなる。したがって
、リレー１１２に電流が流れて接点１１６が閉じること
により、バッテリ２１の直流電圧はインバータ回路１１
のトランス３０へ印加される。

インバータ回路１１では、トランジスタ３４．３４が交
互にオンすることによって、トランス３０の一次コイル
３１に交流電圧が発生し、二次コイル３７で所定の電圧
に変圧される。このようにして得られた交流電圧は負荷
２３へ供給される。

そして、負荷２３への供給電流は、電流検出回路１２の
変流器３８の二次コイル５０に電圧を発生させる。この
電圧は、整流回路５１を介して遮断制御回路１３のオペ
アンプ６０の一端子６７へ出力される。

ここで、負荷２３への供給電流値Ｉが第１の所定電流値
Ｉｆよりも小さければ、オペアンプ６０の一端子６７の
電圧は子端子６３の電圧よりも低いので、インバータ装
置ｊｌＯは上記の状態を保ち、負荷２３への供給電流は
保持される。

また、負荷２３への供給電流値Ｉが、第１の所定電流値
、１１よりも大きくなると、オペアンプ６０の一端子６
７の電圧は子端子６３の電圧よりも高くなり、出力端子
６８の電圧は、一端子６７の電圧と子端子６３の電圧と
の差に比例して増加する。すなわち、オペアンプ６０は
電圧増幅器として動作している。そして、コンデンサ１
０２の容量値と抵抗器１０１の抵抗値によって決まる特
定数にしたがってコンデンサ１０２が充電される。

そして、供給電流値夏が第１の所定電流値［１よりも大
きい状態が続き、供給電流値夏に対応した所定の時間が
経過するとコンデンサ１０２の充電電圧、つまりオペア
ンプ６２の一端子７ｏの電圧が子端子６５の電圧よりも
高くなり、オペアンプ６２の出力端子１３１の電圧がＨ
レベル、すなわち遮断信号が出力される。すると、直流
定電圧回路６６からブイリスタフ１ヘゲート電流が流れ
て、サイリスタ７１はオンとなり、アノード電流が流れ
ることにより、トランジスタ１１０のベース電流が切ら
れる。そうすると、トランジスタ１１０゜１１１はオフ
となり、リレー１１２への通電が停止して接点１１６は
開き、負荷２３への供給電流は遮断される。

さらに、負荷２３への供給電流値■が、第２の所定電流
値Ｉ２よりも大きくなると、オペアンプ６０の出力端子
６８の電圧、つまりオペアンプ６１の一端子６９の電圧
は、子端子６４の電圧よりも高くなり、オペアンプ６１
の出力端子１３０の電圧がＨレベル、すなわち遮断１３
号が出力される。

すると、サイリスタ７１がオンとなり、リレー１１２へ
の通電が停止され接点１１６が開き、負荷２３へ供給電
流は遮断される。この場合、負荷２３への供給電流値Ｉ
が、第２の所定電流値Ｉ２を越えてから、負荷２３への
供給電流が遮断されるまでは瞬時に行われる。

第２圀は、この発明のインバータ装置の電流遮断特性を
示すグラフである。

横軸は負荷への供給電流値１．Ｍ軸は供給−％流値Ｉが
保持された場合の遮断までの時間Ｔである。

供給電流（ｉｆ！　Ｉが第１の所定電流値１１を保ち続
けると、時間Ｔ１で供給電流は遮断される。そして、＋
Ｉｔ給電流値Ｉが第２の所定電流値■２に近い程、遮断
までの時間Ｔは短かい。さらに、第２の所定電流値１２
以上の供給電流値Ｉでは、供給電流は瞬時に遮断される
。

したがって、電動機の起動時のような一時的な過電流に
対しては、ある程度過電流状態が続かない限り遮断され
ることはない。また、短絡状態のような大１１ｔ’ｌＡ
に対しては、瞬時に遮断される。さらに、過電流による
発熱を電流検出に利用していないので、周囲の温度変化
にも安定した遮断特性を示す。

また、供給電流が遮断されると、サイリスタ７１はオン
状態を保持し、−度電源スイノチ１１５を開成しない限
り、インバータ装置１０が復帰することはない。また、
インバータ装置１０が復帰するためには、リレー１１２
の接点１１６と電源スインチ１１５とがどちらも閉成す
る必要がある。

ところが、使用者がインバータ装置１０の外面から操作
できるのは電源スィッチ１１５だけであるため、故意に
過電流状態で使用することはできない。

なお、第２図では、供給電流値■が第２の所定電流値■
２に近づくにつれて、遮断までの時間Ｔは直線状に減少
しているが、凸状または凹状に減少するようにしてもよ
い。

また、第１の所定電流値１１、第２の所定電流値Ｉ２、
第１の所定電流値■１における遮断までの時間Ｔ１等の
具体的な数値の一例を述べれば、所定電流値１１は５Ａ
、所定電流値Ｉ２はＩＯＡ、時間Ｔ１は３秒である。

なお、上記実施例において、遮断制御回路１３のオペア
ンプ６０は、電圧増幅用として用いているので、電流検
出回路１２の出力電圧が充分に大きければ省略してもよ
い。

また、上記実施例において、電流遮断回路１４のｌ・ラ
ンジスタ１１０．１１１は、ダーリントン接続で構成さ
れているが、電流増幅率が充分に大きいトランジスタ１
個と置き換えてもよいことは勿論である。

さらに、電流検出回路１２は上記実施例では変流器３０
の二次コイル３７の側に設けられているが、−次コイル
３１の側または論決コイル３１の中点３２からパンテリ
２１の側に設けることもできる。

なお、インバータ回路１１、電流検出回路１２、遮断制
御回路］３、電流遮断回路１４等の構成ば、上記実施例
に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り設計
変更し得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明のインバータ装置によれ
ば、次のような効果を奏する。

（１）過電流による発熱を電流検出に利用しでいないの
で、周囲の温度変化にも安定した遮断特性が得られ、パ
ンテリやインバータ装置の損傷または負荷側での短絡事
故等を確実に防ぐことができ。

る。

（２）電流値に応じて遮断するまでの時間を変えること
ができるので、電動機の起動時等の一時的な過電流であ
っても瞬時に供給電流を遮断してしまうことがなく、使
用できる負荷の種類を増加できる。

（３）過電流状態では使用することができない構造を存
するため、故意に過電流状態で使用することによって生
ずるバッテリやインバータ装置の損傷または負荷側での
短絡事故等を確実に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明のインバータ装置の一実施例を示す回
路図、第２図はこの発明のインバータ装置の電流遮断特
性を示すグラフである。 １０・・・インバータ装置 １１・・・インバータ回路 １２・・・電流検出回路 １３・・・遮断制御回路 １４・・・電流遮断回路 ２３・・・負荷 第２図 特許出願人　　　株式会社　吉田電波工業代　理　人　
　　弁理士　　吉１）芳春貫荷への１大系会電汎（菫■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電圧を交流電圧に変換し負荷に供給するインバータ
   回路と、上記負荷への供給電流値を検出する電流検出回
   路と、上記供給電流値が所定電流値を越え且つこの供給
   電流値に対応した所定時間を持続した場合に遮断信号を
   出力する遮断制御回路と、上記遮断信号によって上記供
   給電流を遮断する電流遮断回路とから成る自動車用イン
   バータ装置。